JPS6047403A - ソレノイドの駆動電流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は内燃機関における電磁式燃料噴射弁等のソレノ
イドの駆動電流制御装置に関する。

〈従来技術〉 従来の電磁式燃料噴射弁の駆動電流制御装置として例え
ば第１図に示すものがある。

これは、バッテリ電源ＵＢに接続された電磁式燃料噴射
弁１に直列接続された駆動用トランジスタ２０ベース電
圧を制御することにより、燃料噴射弁１に開弁初期に必
要な開弁電流（以下、ＩＭＡＸ電流と呼ぶ）とこれに連
続して開弁電流値よシ小さな開弁状態を保持するだめの
保持電流（以下、ＩＨｏｔｄ　電流と呼ぶ）とを通電し
、省電力と燃料噴射弁の応答性の向上とを図るようにし
たものである。

すなわち、燃料噴射弁１を作動させるため第２図ａに示
す噴射パルスを第１のＮＯＴ回路３に所定時間Ｔ入力す
る。噴射パルスが入力されるとツ１のＮＯＴ回路３は後
述する単安定回路４と第２のＮＯＴ回路５とに第２図す
に示すように噴射ハル７の通電時間の間ゞＬｓ信号を出
力する。単安定回路４はＩＭＡＸ用比較器６の非反転側
端子にＩＭＡＸ電流制御用の第１の基準電圧を第２図Ｃ
に示すようにＩＭＡＸ電流制御期間Ｔ１の間印加する。

この入力開始時には駆動用トランジスタ２と電流検出抵
抗７との間の電圧を検出するコンデンサ８は完全に放電
されているので、コンデンサ８の充電圧が零であるから
ＩＭＡＸ用比較程６０反転側端子電圧が零となっている
ため、ＩＭＡＸ用比較器６の出力が％Ｈ，とな１）ＯＲ
回路９から駆動用トランジスタ２に％Ｈ，レベルの信号
が入力されコンデンサ８の充電時定数によシ定まる時間
入力され続ける。したがって、駆動用トランジスタ２が
導通し、燃料噴射弁１には、その開弁に必要な大電流（
ＩＭＡＸ電流）まで立上がるように電流が流れる。

そして、コンデンサ８の充電圧がＩＭＡＸ用比較器６の
第１の基準電圧を超えると即ち燃料噴射弁１にＩ　ＭＡ
Ｘ電流が流れるとＩＭＡＸ用比較器６の出力が−４とな
るからＯＲ回路Ｓの出力もＳＳ　Ｌ　、となる。この１
Ｌ１時にはコンデンサ８は抵抗１０及び電流検出抵抗７
を介して放電する。そして、コンデンサ８の充電圧が低
下して第１の基準電圧以下になるとＩＭＡＸ比較器６の
出力が１１、とガるからＯＲ回路９の出力も％　Ｈ、と
なる。これによシ再び燃料噴射弁１を流れる電流が前記
時定数で上昇し始めると共に再びコンデンサ８が充電さ
れる。この充電は、コンデンサ８がコンデンサ８自身及
び抵抗１０の時定数により完全に放電されていないから
、短時間で第１の基準電圧を超えて、ＩＭＡＸ用比較器
６の出力力ｐＬ１となると共に、燃料噴射弁１の電流が
ＩＭＡＸに達した後再び低下する。このようにして、そ
の後ＩＭＡＸ制御期間Ｔ、の間部動用トランジスタ２の
スイッチング制御が行なわれて燃料噴射弁１は第２図８
に示すように鋸歯秋のＩＭＡＸ電流によシ制御され開弁
作動を行なう。このようなスイッチング制御は省電力を
図るために行なわれている。

ここで、前記第２のＮＯＴ回路５からＩＨｏｔｄ用比較
器１１の非反転側端子に開弁状態を維持するための第２
の基準電圧が第２図ｄに示すように噴射パルスの入力開
始時から印加されているが、第１の基準筒、圧に較べ第
２の基準電圧は低く設定されているので、ＩＭＡＸ電流
制御期間Ｔ１ではＩＨｏｔｄ用比較器１１の出力は１Ｌ
−となり、ＩＨｏｔｄ用比較器１１の出力に関わらずＩ
ＭＡＸ用比較器６の出力の変化によシＯＲ回路９の出力
が制御される。

Ｉ　ＮＡＸ電流制御期間Ｔｌが経過すると、単安定回路
４からの出力が連続して第２図Ｃに示すようにＳＬ、と
なるからＩＭＡＸ用比較器６の出力が”Ｌｌとなって駆
動用トランジスタ２が非導通状態となるから燃料噴射弁
１を流れる電流値が低下し始めると共にコンデンサ８も
放電する。

そして、コンデンサ８の充電圧が第２の基準電圧以下に
なると、ＩＨｏｔｄ用比較器１１の出力が１Ｌ％となる
からＯＲ回路９の出力も１Ｌ％となシ駆動用トランジス
タ２が導通状態となる。そして、燃料噴射弁１に流れる
電流が上昇し始めるが、コンデンサ８は完全に放電され
ていないので、その充電圧は短時間で第２の基準電圧を
超えてＩＨｏｔｄ用比較器１１の出力が％Ｌ、とな多燃
料噴射弁１を流れる電流が低下し始める。かかるスイッ
チング制御がＩＨｏｔｄ電流制御電流制御期間性５われ
る。

したがって、ＩＭＡＸ電流制御が行なわれた後は、燃料
噴射弁１を流れる電流は、ＩＭｉｎ電流制御期間Ｔ２の
開立下ってからＩ　Ｈａ　ｔｄｔ流に維持されて開弁状
態を保持する。ここで、ＩＭｌｎＷｉ、流制御期藺Ｔ２
は、コンデンサ８の充電圧が第１の基準電圧から第２の
基準電圧に移行する時間によシ定まる。

ここで、単安定回路４はＩｍＡｘｔ流制御Ｍ間Ｔ１をｌ
ｉｄ　！可能にすることによ多安定した開弁特性が得ら
れるように第１図に鎖線で囲むように構成されている。

すなわち、噴射パルスが第１のＮ０Ｔｎ路３に入力され
ないときには、第１のＮ０Ｔｂ路３の出力が１Ｈ１とな
るから第１及び第２のトランジスタ１２゜１３が共に導
通状態になるため、ワンショットノくシス発生用比較器
１４の反転側端子及び非反転側端子に印加される電圧が
共に“Ｌｌとなっている。

そして、第２図ａに示す噴射パルスが第１のＮ０Ｔｎ路
３に入力されると、第１のＮ０Ｔｎ路３の出力力Ｅ　１
１　Ｌ　、となるから第１及び第２のトランジスタ１２
゜１３が共に非導通状態となる。

したがって、ワンショットノくシス発生用比較器１４の
反転側端子に印加される第１のトランジスタ１２のコレ
クタ電圧が＃２図ｆに示すように噴躬パルスが入力され
る間一定の９Ｈ，レベルの電圧となる。一方、ワンショ
ットパルス発生用比較器１４の非反転側端子に印加され
る電圧は、前記第２のトランジスタ１３に並列に接続さ
れた電解コンデンサ１５の充電圧であるから、第２のト
ランジスタ１３の導通時にはコンデンサ１５が放電され
ているので−Ｌルベルとなシ、また第２のトランジスタ
１３の非導通時には第２図ｇに示すようにコンデンサ１
５が徐々に充電されるので、徐々に増大する。

そして、コンデンサ１５の充電圧が前記第１のトランジ
スタ１２のコレクタ電圧以外のときにワンショットパル
ス発生用比較器１４からＩＭＡＸ用比較器６の非反転側
端子に第２図Ｃに示すようにＩＭＡＸ電流制御期間Ｔ１
の間％　Ｈ、レベルの信号を出力する。また、コンデン
サ１５の充司、圧が前記コレクタ電圧以外のときにワン
ショットパルス発生用比較器１４から％Ｌルベルの信号
が出力される。

ここで、コンデンサ１５に印加される電圧はツェナーダ
イオード１６によシ一定値に保持される。

尚、ｖｃｃは定電圧電源、１７は分圧抵抗、１Ｂはコン
デンサ１５の時定数用抵抗、１日は電流制御用抵抗であ
る。

しかしながら、このような従来の駆動回流制御装置にお
いては、コンデンサ１５に印加される定電圧をツェナダ
イオード１６にょシ設定しているからコンデンサ１５の
充電圧の立上り速度が一定どな〕ワンショットパルス発
生用比較器１４がらの％　Ｈルベルの出方時間換言すれ
ばＩＭｈｘＮ流制御期量制御期間Ｔ１となっていた。こ
のため、バッテリ電源ＵＢの電圧が低下して燃料噴射弁
１を流れる雷、流値が低下すると燃料噴射弁を開弁する
ための通電エネルギを得られず開弁できないという不都
合があった。また、前記電圧が低下したときにツェナー
ダイオード１６のブレークダウン電圧を変えることによ
シ燃料噴射弁１の通電時間を調整して開弁に必要な通電
エネルギを得ることができるが、この場合バッテリ電源
雷、圧が連相の電圧に復帰したときに燃料噴射弁の電流
特性が変化する不都合があった。

〈発明の目的〉 本発明は、このよう力従来の問題点に鑑み、ソレノイド
に必要彦通電エネルギを維持できる所定の電源電圧以上
のときには駆動用トランジスタへの信号の時間を一定に
してソレノイドの電流特性を一定にする一方、電源電圧
が所定値未満のときには電源苛、圧に応じて可変するこ
とによシソレノイドに必要な通電レネルギを供給できる
駆動雷、流制御装置を提供することを目的とする。

〈発明の構成〉 このため、本発明では、電源電圧を判別する判別手段と
、前記電源電圧が所定値以上のときに信号の時間を一定
にする固定手段と、前記電源電圧が所定値未満のときに
剪ン記電源電圧に応じて変化させる可変手段と、を設け
るようにしたものである。

〈実施例〉 以下、本発明を第３図及び第４図に示す一実施例に基づ
いて説明する。尚、従来例と同一要素には第１図と同一
符号を付して説明を省略する。

第３図において、バッテリ電源ＵＢに接続されたＭｌの
可変抵抗２１と該可変抵抗２１に直列接続された分圧抵
抗２２との間のリード線はコンパレータ２３の反転側端
子に接続されている。定電圧電源Ｖｅｃに接続された第
１の分圧抵抗２４と該分圧抵抗２４に直列接続された第
２の分圧抵抗２５との間のリード線は前記コンパレータ
２３の非反転側端子に接続されている。

また、バッテリ電源ＵＢにはエミッタ接地の第１、第２
及び第３のトランジスタ２６．２７．２８のコレクタ端
子が電流制御用の抵抗２９．３０　。

３１を介して接続されている。第１〜第３のトランジス
タ２６，２７．２８のベース端子は、それぞれ分圧抵抗
３２，３３．３４及びダイオード３５゜３６．３７を介
してバッテリ電源ＵＢに接続されると共に他の分圧抵抗
３Ｂ、３９．４０を介して接地されている。前記分圧抵
抗３２，３３．３４とダイオード３５，３６．３７との
間のリード線はそれぞれダイオード４１，４２．４３を
介して前記コンパレータ２３の出力端子に接続されてい
る。

また、コンパレータ２３の出力端子は電流制御用抵抗４
４を介してバッテリ電源ｕＢに接続されると共にヒステ
リシス用抵抗４５を介してコンパレータ２３の非反転側
端子に接続されている。

第４のトランジスタ４６のコレクタ端子が電流制御用抵
抗４７を介してバッテリ電源ＵＢに接続されておシ、こ
のトランジスタ４６のエミッタ端子はツェナーダイオー
ド４８を介して接地されている。このトランジスタ４６
のベース端子は電流制御用抵抗４９を介して前記第１の
トランジスタ２６のコレクタ端子に接続されている。

この第４のトランジスタ４彰のコレクタ端子にはカレン
トミラー回路Ａの第５．第６及び第７のトランジスタ５
０，５１，５２のエミッタ端子がそれぞれ接続されてい
る。第６と第７のトランジスタ５１．５２のベース端子
同志が接続され、このベース接続点には前記第５のトラ
ンジスタ５０のコレクタ端子が接続されている。第６の
トランジスタ５１のコレクタ端子は、第２の可変抵抗５
３を介して接地されると共に、前記ベース接続点に接続
されている。第７のトランジスタ５２のコレクタ端子杜
、従来と同様のワンショットパルス発生用比較器１４の
非反転側端子に接続されている。

第５のトランジスタ５０のエミッタ端子は電流制御用抵
抗５４を介して前記第２のトランジスタ２７のコレクタ
端子に接続されている。

また、バッテリ電源ＵＢにはカレントミラー回路Ｂの第
８．第９及び第１０のトランジスタ５５゜５６．５７の
エミッタ端子が接続されている。第９と第１０のトラン
ジスタ５６．５７のベース端子同志が接続され、このペ
ース接続点には前記第８のトランジスタ５５のコレクタ
端子が接続されている。第９のトランジスタ５６のコレ
クタ端子は、第３の可変抵抗５８を介して接地されると
共に、前記ベース接続点に接続されている。第１０のト
ランジスタ５７のコレクタ端子は前記ワンショットパル
ス発生用比較器１４の非反転側端子に接続されている。

一方、バッテリ電源ＵＢにはエミッタ接地の第１１のト
ランジスタ５９のコレクタ端子が電流制御用抵抗６０を
介して接続され、このトランジスタ５９のベース端子は
電流制御用抵抗６１を介して前記第３のトランジスタ２
８のコレクタ端子に接続されている。この第１１のトラ
ンジスタ５９のコレクタ端子は電流制御用抵抗６２を介
して前記カレントミラー回路Ｂの第８のトランジスタ５
５０ペース端子に接続されている。

また、ワンショットパルス発生用比較器１４の出力端子
は従来と同様にＩＭＡＸ比較器（図示せず）の非反転側
端子に接続されている（第４図参照）。

ここで、コンパレータ２３が判別手段を構成し、またカ
レントミラー回路Ａが固定手段をカレントミラー回路Ｂ
が可変手段を構成する。

次に、かかる構成の装置の作用を第４図を参照しつつ説
明する。尚、本例では第１図における単安定回路４の１
部のみを詳説するが他の部分の回路は第１図と同様であ
シ省略し、またカレントミラー回路Ａ、Ｂの切換時すな
わちコンパレータ２３の出力レベルの切換はバッテリ電
源電圧が略９Ｖのときに行なわれるように第１の可変抵
抗２１を調部しである。

すガわち、バッテリ電源ＵＢの電圧が９部以上のときに
は、コンパレータ２３の非反転側端子に入力される基準
電圧に較べ反転側端子に入力される霜１圧が高いので、
コンパレータ２３の出力がり。

となるから第１〜第３のトランジスタ２６，２７゜２８
のベース雷１圧が′Ｌ蟻となシ、第１〜第３のトランジ
スタ２６，２７．２８がＯＦＦとなる。

そして、第４のトランジスタ４６０ペース雷１圧が１部
％となるから第４のトランジスタ４６がＯＮし、ツェナ
ーダイオード４Ｂのブレークダウン電圧がカレントミラ
ー回路Ａの第５〜第７のトランジスタ５０，５１．５２
のエミッタ端子に印加される。また、第２のトランジス
タ２７がＯＦＦとなるからカレントミラー回路Ａの第５
のトランジスタ５０のベース端子に％　Ｈ、レベルの信
号が入力される。そして第５のトランジスタ５０かＯＦ
Ｆとなり、このトランジスタ５８のコレクタ電圧が′Ｌ
１となるから第６及び第７とトランジスタ５１．５２が
ＯＮする。これによシ、第６のトランジスタ５１のコレ
クタ電圧が第７のトランジスタ５２に印加されるから、
第６のトランジスタ５１のコレクタ電圧によシ第７のト
ランジスタ５２のベース電流が制御される。

したがって、従来と同様のコンデンサ１５に拡、前記ツ
ェナーダイオード４８によシ定まる一定の電圧が印加さ
れるから、コンデンサ１５の充電時間が略一定となるた
めワンショットパルス発生用比較器１４の非反転側端子
に印加されるコンデンサ１５の充電圧の立上多速度が一
定となる。これによシ、コンデンサ１５の充電圧がワン
ショットパルス発生用比較器１４の反転側端子に印加さ
れる一定の電圧を超えるまでの時間が略一定となるから
、ワンショットパルス発生用比較器１４からの和、レベ
ル信号の出力時間が略一定となる。

このため、図示しないＩＭＡＸ用比較器の非反転側端子
への基準電圧の印加時間が略一定となるので、第２図に
示すＩＭＡＸ電流制御期間Ｔ１が第４図のＣに示すよう
に略一定となる。したがって燃料噴射弁１に開弁に必要
な電流が流れ燃料噴射弁１を開弁するための通電エネル
ギを十分に得ることができる。

このどき、カレントミラー回路Ｂにおいては、第３のト
ランジスタ２８がＯＦＦとなるから第１１のトランジス
タ５９がＯＮするため、カレントミラー回路Ｂの第８の
トランジスタ５５のベース電圧が１Ｌ−となシ、第８の
トランジスタ５５がＯＮスル。したがって、第９及び第
１０のトランジスタ５６．５７のベースにバッテリ電源
ＵＢの電圧が印加されるから、第９及び第１０のトラン
ジスタ５６．５７はＯＦＦとなっている。

また、バッテリ電源ＵＢの電圧が９ｖに低下すると、コ
ンパレータ２３の反転側端子に印加される電圧が非反転
側端子電圧以下となるので＼コンパレータ２３の出力が
“１％となル、第１−第３のトランジスタ２６，２７．
２６がＯＮとなる。これによシ、カレントミラー回路Ａ
の第５のトランジスｐｓｏのベース電圧が１Ｌ軌となる
ので、第５のトランジスタ５ｏがＯＮ　Ｌ、第６及び第
７のトランジスタ５１．５２のベース電圧がゝＨ軌とな
るから第６及び第７のトランジスタ５１．５２がＯＦＦ
するため、カレントミラー回路Ａからの電圧はコンデン
サ１５に印加されない。

一方、第３のトランジスタ２８がＯＮとなるので、第１
１のトランジスタ５ｇがＯＦＦとなるからカレントミラ
ー回路Ｂの第８のトランジスタ５５のベース電圧がｗｋ
Ｌ、となシ、第８のトランジスタ５５がＯＦＦとなる。

これにょシ、第９及び第１０のトランジスタ５６．５７
のベース電圧力ｐＬ１となシこれらトランジスタ５６．
５７がＯＮする。

したがって、第１０のトランジスタ５７を介してコンデ
ンサ１５にバッテリ電源ＵＢの電圧が印加されるため、
コンデンサ１５はこの電圧値に応じた充電１速度にて充
電、される。このため、コンデンサ１５の充電圧の立上
多速度はバッテリ電源Ｕ。

の電圧値が低下するほど遅くなるので、コンデンサ１５
の充電圧がカンショットパルス発生用比較器１４の反転
側端子に印加される胃、圧を超えるまでの時間が遅くな
るから、ワンショットパルス発生用比較器１４からの″
ＩＨ％レベル信号の出力時間も長くなる。これによル、
図示しないＩＭＡＸ用比較器の反転側端子への基準電圧
の印加時間が長くなるから〜第２図に示すＩ　ＭＡＸ電
流制御区間Ｔ□がが第４図においてＤで示すようにバッ
テリ電源ＵＢの電圧低下に伴なって長くなる。したがっ
て、燃料噴射弁１に流れる電流値がバッテリ電源ＵＢの
電圧低下によシ低下しても、ＩＭＡＸ電流制御期間Ｔ１
を長ぐすることにより燃料ｒｆＡ躬弁１を開弁するため
の通電エネルギを十分に得ることができる。

第５図は燃料噴射弁１を流れる電流価と燃料噴射弁１へ
の通電時間との関係を示す実験データであり、このデー
タからバッテリ電源ＵＢ　＆圧が９Ｖ以下のときには燃
料噴射弁１の最大電流値が前記電圧の低下に伴なって低
下するのでその低下に伴なって燃料噴射弁１への通電時
間を長くすることにより燃料噴射弁１を開弁するｆｃめ
の通電エネルギが得られることがわかる。また、電圧が
９ｖ以上のときには、それぞれＩＭＡＸ電流である４Ａ
に立上ってからＩＨｏｔｄ電流に移行するまでの間４Ａ
に維持されておシ、これよシ１ＭＡｘ電流制御期間であ
る一定の時間燃料噴射弁１に通電されて開弁するための
通電エネルギを得られることがわかる。

上記説明ではカレントミラー回路Ａ、Ｈの切換時をバッ
テリ電源ＵＢの電圧を９ｖに設定したが、この設定値は
第１の可変抵抗２１の抵抗値を調整することによシ調整
できる。また、第２の可変抵抗５３の抵抗値を調整する
ことによシ第４図矢印の如くＣのＩＭＡＸ電流制御区間
を調整でき、さらに第３の可変抵抗５Ｂの抵抗値を調整
することによシ第４図矢印の如くＤのＩＭＡＸ電流制御
区間を調整できる。

また、コンパレータ２３の出力端子と非反転側端子とが
ヒステリシン用抵抗４５によ多接続されているので、前
記コンパレータ２３の出力は所定のヒステリシスを有し
ている。したがって、第４図に示すようにカレントミラ
ー回路Ａ、Ｈの切換時の電圧にヒステリシスを有する。

以上説明したように、バッテリ電源ＵＢの電圧が所定値
以上のときに燃料噴射弁１０通電時間を一定にしたので
通常の電圧時の電流特性を一定にでき、また所定値未満
の電圧のときには通電時間をその電圧に応じて可変する
ようにしたので、燃料噴射弁の開弁に必要な通電エネル
ギを得ることができる。

〈発明の効果〉 は前記信号の時間を雷、源雷圧に応じて可変するように
したので、通常の電源電圧のときにおけるソレノイド電
流特性を一定しつつソレノイドに必要な通電エネルギを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射弁の駆動電流制御装置の従来例を示す
回路図、第２図は第１における各部の信号波形図、第３
図は本発明の一実施例を示す要部回路図、第４図はバッ
テリ電、源電圧とＩ　ＭＡＸ電流制御期間との関係を示
す図、第５図は燃料噴射弁の通電時間と電流値との関係
を示す図である。 Ａ、Ｂ・・・カレントミラー回路　１４・・・ワンショ
ットパルス発生用比較器　１５・・・コンデンサ２１・
・・第１の可変抵抗　２３・・・コンパレータ２Ｔ・・
・第２のトランジスタ　２８・・・ｍ　３　（Ｄ　）　
ランジスタ　５３・・・第２の可変抵抗　５８・・・第
３の可変抵抗 特許出願人　日本電子機８８株式会社 代理人弁理士　笹　島　富二雄 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電源に接続されたソレノイドに直列接続された駆動用ト
   ランジスタへの信号を制御することにょシソレノイドへ
   の駆動電、流を制御するソレノイドの駆動電流制御装置
   において、前記電源雷、圧を判別する判別手段と、前記
   電源電圧が既定値以上のときに前記信号の時間を一定に
   する固定手段と、前記電圧が所定値未満のときに前記信
   号の時間を雷、源電圧に応じて変化させる可変手段と、
   を聡けたことを特徴とするソレノイドの駆動電流制御装
   置。